قبل الحديث عن التكلفة، قد لا يكون بعض الأشخاص على دراية بما صب يوريتان ما هو وما هي مزاياه؟ لنلقِ نظرة أولًا.
ما هو صب يوريتان؟
صب اليوريثين (المعروف أيضًا بالصب الفراغي أو قولبة السيليكون) هو عملية تصنيع تستخدم قوالب السيليكون ومواد البولي يوريثان (PU) لإنتاج قطع بلاستيكية. يوفر هذا المنتج العديد من المزايا الرئيسية: انخفاض تكاليف صنع القوالب، وقصر مدة التنفيذ، وتشطيب سطحي ممتاز ووظائف مشابهة لقطع القوالب المصبوبة بالحقن.
ومع ذلك، فإن هذه العملية لها أيضًا بعض القيود:
- عمر العفن قصير — تدوم قوالب السيليكون عادةً لمدة 20 إلى 30 نسخة فقط.
- تكلفة الوحدة أعلى عند أحجام أكبر، مما يؤدي إلى تآكل ميزة التكلفة.
- أداء المواد المحدود - على الرغم من أن راتنجات البولي يوريثين متعددة الاستخدامات، إلا أنها قد لا تتطابق مع البلاستيك الهندسي من حيث التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية أو القوة العالية.
لذلك، فإن الصب الفراغي مناسب لـ إنتاج دفعة صغيرة من الأجزاء البلاستيكية التي لا تتطلب قوة عالية أو مقاومة للحرارة.
كم تكلفة صب اليوريثين؟
بعد الاطلاع على صبّ اليوريثين، فإنّ الميزة الأبرز هي فعاليته من حيث التكلفة. ولكن ما هي تكلفته؟ للإجابة على هذا السؤال، علينا دراسة عملية الإنتاج بأكملها.
عملية صب اليوريثين الكاملة: 3 مراحل رئيسية
- إنشاء نمط رئيسي يجب أولاً إنتاج نموذج أولي عالي الدقة (نموذج رئيسي)، عادةً باستخدام آلات CNC أو الطباعة ثلاثية الأبعاد. يُستخدم هذا النموذج الأصلي لمحاكاة قوالب السيليكون.
- إعادة إنتاج قالب السيليكون يتم وضع النموذج الرئيسي في صندوق صب حيث يتم سكب السيليكون السائل ومعالجته، مما يؤدي إلى إنشاء قوالب مرنة جاهزة للإنتاج.
- صب أجزاء البولي يوريثين تُحقن مادة البولي يوريثان في قالب السيليكون تحت تفريغ. بعد المعالجة الحرارية، تُفكّك المكونات البلاستيكية النهائية.
وكما يتضح من هذه العملية، فإن التكاليف الأساسية لعملية الصب الفراغي تنقسم إلى:
- تكلفة النمط الرئيسي
- تكلفة قالب السيليكون
- تكلفة الإنتاج لكل جزء
وسوف يتناول القسم التالي كل عنصر من عناصر التكلفة هذه بالتفصيل.
تكلفة النمط الرئيسي
قبل إنتاج قالب سيليكون، يُعدّ الحصول على نموذج رئيسي عالي الجودة أمرًا أساسيًا. يُعدّ النموذج الرئيسي النموذج الأصلي لإنشاء قوالب السيليكون أو المعدن. يُحدد تشطيب سطحه ودقة أبعاده جودة جميع الأجزاء المُنسوخة مباشرةً، مما يؤثر على دقة المنتج النهائي وتفاصيله. تُصنع النماذج الرئيسية عادةً عن طريق التصنيع باستخدام الحاسب الآلي or الطباعة 3D.
عوامل التكلفة:
طرق التصنيع:
- الطباعة ثلاثية الأبعاد: سريعة ومناسبة للهياكل المعقدة، ويبدأ سعرها عادة من 3 دولارًا.
- التصنيع باستخدام الحاسب الآلي: مناسب للهياكل العادية التي تتطلب دقة عالية، وتبدأ التكلفة عادة من 100 دولار.
الحجم والتعقيد: كلما زادت المساحة والتفاصيل، زادت التكاليف. كما أن المعالجات السطحية الإضافية (مثل الطلاء والتلميع) ستزيد التكاليف.
المواد المستخدمة:تستخدم الأنماط الرئيسية عادةً موادًا راتنجية أو شبيهة بـ ABS. ولزيادة الدقة، يمكن استخدام مواد بلاستيكية هندسية مثل الألومنيوم أو البولي أوليفين (POM)، وهي أغلى ثمنًا.
النموذج الرئيسي استثمار لمرة واحدة، ويمكن استخدامه عادةً لنسخ قوالب سيليكون متعددة، وبالتالي تُستَهَلَّل تكلفته في المشاريع الكبيرة. مع ذلك، بالنسبة للمشاريع التي تحتوي على قالب واحد وكميات صغيرة، لا تزال هذه التكلفة بحاجة إلى دراسة متأنية.
نصيحة: بالنسبة للكميات الصغيرة جدًا، قد تبدو الطباعة ثلاثية الأبعاد أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة، لكنها غالبًا ما تفشل في تشطيب السطح ودقة التفاصيل. إذا كان المظهر والملمس مهمين، فإن صب اليوريثان هو الخيار الأفضل.
تكلفة قالب السيليكون
تتراوح تكلفة قوالب السيليكون عادةً ما بين 200 إلى 3,000 دولار، وذلك اعتمادًا على عدة عوامل:
المقاس:يبلغ سعر القالب للأجزاء الصغيرة عادةً حوالي 200-500 دولار أمريكي، في حين أن تكلفة الهياكل الكبيرة أو المعقدة يمكن أن تصل إلى حوالي 1,200-3,000 دولار أمريكي.
مادة السيليكون:تتراوح أسعار السيليكون ما بين 100 إلى 300 دولار للكيلوغرام.
التعقيد الهيكلي:إذا كان المنتج يحتوي على ميزات مقصوصة أو يتطلب تصميمات متعددة التجاويف، فإن تكلفة القالب ستزيد بنحو 30%.
موقع الإنتاج:تكلفة تصنيع القوالب في الصين أقل عادة بنحو 40% من نظيرتها في أوروبا أو أمريكا.
تتميز قوالب السيليكون بقصر دورة إنتاجها (3-7 أيام)، وهي مناسبة جدًا للإنتاج بكميات صغيرة (يبلغ عمر كل قالب حوالي 10-30 قطعة). ومع ذلك، إذا وصل الطلب إلى مئات أو حتى آلاف القطع، يُنصح باستخدام قوالب معدنية (مثل قوالب حقن الفولاذ، التي تبدأ أسعارها عادةً من 5,000 دولار أمريكي فأكثر، مع عمر افتراضي يتجاوز 100,000 دورة).
تكلفة إنتاج الجزء
تتكون تكلفة إنتاج كل جزء بلاستيكي بشكل أساسي من تكلفة مادة البولي يوريثين وتكلفة العمالة ورسوم المعالجة المساعدة (مثل المعالجة اللاحقة والتعبئة والتغليف وما إلى ذلك).
على سبيل المثال، عادةً ما يستخدم جزء متوسط الحجم (بحجم راحة اليد تقريبًا) ما بين 100 و300 غرام من المواد، بتكلفة حوالي 10 دولارات للقطعة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب قالب السيليكون عمليات يدوية متعددة مثل إزالة الغازات بالتفريغ، وحقن الراتنج، والمعالجة بالضغط، بتكلفة عمل حوالي 10 دولارات للقطعة (تختلف حسب المنطقة). وحسب متطلبات المنتج، قد تكون هناك أيضًا عمليات لاحقة مثل الرش، والتلميع، واللصق، أو التجميع، بتكلفة حوالي 5 دولارات. أما بالنسبة للأجزاء الشفافة التي تتطلب تلميعًا أو طلاءً خاصًا، فستكون التكلفة أعلى. لذلك، تبلغ التكلفة النهائية للقطعة حوالي 25 دولارًا.
من المهم ملاحظة أنه إذا كانت كمية الإنتاج صغيرة جدًا، فسيتم توزيع هذه التكاليف (تكلفة القالب، تكلفة العمالة، إلخ) على عدد أقل من القطع، مما يؤدي إلى ارتفاع تكلفة الوحدة. على العكس من ذلك، عند الاقتراب من أقصى عمر للقالب، تصل تكلفة الوحدة إلى أدنى مستوياتها.
مثال تكلفة صب اليوريثين
إنتاج 20 غلافًا من مادة ABS، أبعاد الأجزاء تقريبًا 150 × 100 × 60 مم
النمط الرئيسي: الطباعة ثلاثية الأبعاد + المعالجة اللاحقة ≈ 3 دولارًا
القالب: قالب سيليكون منزلي أحادي التجويف ≈ 300 دولار
تكلفة الوحدة: 25 × 20 = 500 دولار
التكلفة التقريبية الإجمالية: 950 دولارًا
أخيرًا، إذا كنت تفكر في استخدام عملية صب اليوريثين لتصنيع أجزائك البلاستيكية، يُرجى التواصل مع RJCmold. بخبرة تزيد عن 20 عامًا في تصنيع الأجزاء المخصصة، تُقدم RJCmold دعمًا هندسيًا مجانيًا لمساعدتك في البدء. اتصل بـ RJCmold اليوم للحصول على عرض أسعار أو مراجعة التصميم.